基于虚拟迭代法的跨座式单轨车辆车体疲劳分析

跨座式单轨车辆的车体作为列车的主要承载部件,其疲劳强度对列车的安全运行起着至关重要的作用。为提高单轨车体疲劳分析精度,模拟出单轨车辆运营实践中车体的疲劳损伤,对单轨车辆车体进行柔性化处理,建立包含柔性车体的跨座式车辆刚柔耦合动力学模型,采用虚拟迭代法,在车辆特征部位施加白噪声作为初始输入激励,以跨座式单轨车辆线路实测加速度为目标信号,对车辆模型仿真响应谱与试验实测响应谱进行系统识别与反复迭代,获取车体与车辆其他部件连接位置处激励谱。基于虚拟迭代激励谱获取高精度载荷谱,根据线性疲劳损伤理论对跨座式单轨车辆车体开展疲劳损伤与寿命分析,提出车体结构改进方案。分析结果显示:疲劳仿真结果与车体实际损伤位置具有良好的一致性,验证了采用虚拟迭代法获取的车体载荷谱开展的疲劳分析结果具有高精度;结构改进方案使车体结构改进位置处寿命提高了191%。

跨座式单轨在旅游轨道交通中的适用性分析

随着社会经济的发展、生活水平的提高和生活观念的改变,人民对旅游的向往促进了我国旅游业蓬勃发展。为满足游客对旅游品质提出的更高要求,旅游与轨道相结合的出行方式应运而生。目前旅游轨道交通属于新兴且相对热门的事物,但并无相应的分类、设计、施工、验收标准,急需明确适合不同旅游资源的轨道交通制式,供建设单位选择和参考。通过对旅游景区分类、旅游景区对轨道交通需求、适合旅游的轨道交通制式分析,并重点对跨座式单轨系统在旅游轨道交通的适应性进行研究,得出跨座式单轨拥有的与环境融合的车辆外观、适合旅游客流特征的运输能力、灵活的车辆编组、轻盈的轨道梁桥结构形式、超强的地形适应能力、优异的环保性能,再加上满足投资人要求的工程建设成本,使其成为非常适合旅游轨道交通的一种系统制式。最后通过分析跨座式单轨作为旅游轨道交通与城市轨道交通的不同,提出跨座式单轨作为旅游轨道交通今后应在新型车辆研制、与旅游单轨运营需求匹配的设备配置、系统集成、旅游轨道交通技术标准制定等方面开展研究,为今后旅游跨座式单轨交通的推广和落地提供参考。

跨座式单轨列车与地铁列车通过高架线路时辐射噪声特性对比试验

[目的]城市轨道交通的辐射噪声对环境影响较大,当前针对地铁列车辐射噪声的研究不能直接指导跨座式单轨列车的外部噪声控制,因此有必要进一步研究跨座式单轨列车的辐射噪声特性。[方法]将重庆轨道交通1号线作为地铁列车辐射噪声试验对象,将重庆轨道交通3号线作为跨座式单轨列车辐射噪声试验研究对象,采用试验的方法研究了跨座式单轨列车和地铁列车运行过程中的辐射噪声声压级;选取与轨道梁中心距离分别为7.5 m、10.0 m、20.0 m处的测点进行研究,对比分析了不同工况下,跨座式单轨列车和地铁列车各测点的声压级。[结果及结论]跨座式单轨列车在直线路段的平均最大辐射噪声声压级整体大于曲线路段,且其随着测点与轨道梁中心距离的增加而逐渐减小。直线路段和曲线路段工况下,跨座式单轨列车的平均最大辐射噪声声压级比地铁列车的平均最大辐射噪声声压级小4~10 dB(A)。

轨宽为1250 mm且跨度为25 m时跨座式单轨交通的预应力钢筋混凝土轨道梁截面跨高比

[目的]为适应新型跨座式单轨列车的构造特点,需对新型预应力钢筋混凝土轨道梁开展力学性能分析及界面优化研究。[方法]提出了适合该新型列车特点的预应力钢筋混凝土轨道梁,并采用经验证的数值分析模型,对8根具有不同跨高比的25 m跨轨道梁开展了静力分析。[结果及结论]提出的新型预应力钢筋混凝土轨道梁的力学性能满足规范要求;25 m跨度的新型轨道梁在跨高比为16.6~18.5时具有较好的力学性能。

预弯钢-混组合跨座式单轨轨道梁力学性能分析及截面优化

[目的]传统跨座式单轨轨道梁大多采用宽为850 mm的截面形式,针对我国三四线城市的城市轨道交通建设要求,相关企业提出了宽为1250 mm的跨座式单轨列车截面形式。为解决新型跨座式单轨列车的特殊需求,有必要对其轨道梁的力学性能和截面形式进行研究。[方法]采用数值模拟方法,建立了预弯钢-混组合轨道梁模型;基于传统轨道梁截面形式,提出宽为1250 mm的预弯钢-混组合跨座式单轨轨道梁初步截面形式;分析不同荷载组合情况下的截面力学性能,并以用钢量最省为目标,对初步截面形式进行截面参数优化。[结果及结论]随着钢箱梁顶板厚度增加、钢箱梁上翼缘最大正应力呈减小的趋势;随着钢箱梁底板厚度的增加,钢箱梁下翼缘最大正应力值呈减小的趋势;随着腹板厚度的增加,钢箱梁腹板最大剪应力值呈减小的趋势。在最不利荷载工况组合下,所提轨道梁初步截面形式的刚度与强度均满足规范容许限值;优化后的顶板厚度、腹板厚度、底板厚度分别为16 mm、20 mm、16 mm,钢材表面积可节省约29.89%。

跨座式单轨车桥时频分布特征与桥梁频率间接识别研究

基于多体动力学与小波时频分析理论建立跨座式单轨的车桥动力响应时频分析体系,并通过缩尺模型试验对该系统准确性进行验证,从而研究跨座式单轨车桥的时频谱分布特征与桥梁频率间接识别方法。研究表明:(1)建立的车桥数值模型具有较好的准确性,能够很好地模拟实际情况;(2)小波分析对桥梁横向、竖向低阶频率识别效果显著,尤其对横、竖向基频识别准确率很高;(3)低车速下横向频率辨识良好,高车速下竖向频率识别更显著,而不平顺主要影响竖向频率。研究结果表明,通过对车辆加速度进行低通滤波分析,可间接获取桥梁的基频信息,这些结果证明了多体动力学与小波时频分析的有效性,能够用于跨座式单轨车桥的动力响应分析;此外,对桥梁频率间接识别的研究,有助于工程实践中更好理解跨座式单轨车桥的性能和安全性。

跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站抗震设计探讨

针对跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站结构抗震冗余度低,在高烈度地区应用较少,为更好地分析高架车站抗震受力全过程,以某跨座式单轨独柱大悬挑钢-混组合框架高架车站工程实例为背景,根据建筑规范和城市轨道交通规范要求设定合理的抗震性能目标,并研究构件抗震受力历时过程中的受力情况。采用大型有限元Midas作为主要计算软件,选取合理的地震波,进行多遇地震和设防地震有限元计算时采用弹性时程分析方法,且对振型分解反应谱法地震作用进行相应的放大,结果分析构件满足抗震性能目标要求。进行罕遇地震计算时,为更好地模拟工程实际情况,计算模型考虑桩土共同作用,采用结构-承台-桩基整体计算建模方法,进行弹塑性时程分析,关键构件采用截面纤维模型进行计算,能够反映关键构件在大震作用下进入破损阶段之后的行为,可以查看关键构件截面混凝土的开裂和压碎历史,钢材或钢筋的屈服和硬化过程。研究结果表明结构构件均满足抗震性能目标:(1)关键构件的钢材纤维受拉受压均未超过屈服强度,保持弹性工作状态,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,同时延性系数D/D1小于1,均说明关键构件满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(2)桩基的钢筋纤维受拉、受压均未超过屈服强度,混凝土纤维受拉开裂,受压未达到屈服强度,满足抗震性能为压弯、抗剪不屈服的目标;(3)地震作用下,带有桩模型与无桩模型的基底剪力有一定差距,表现为带有桩基模型的地震剪力较大,设计时应考虑桩土共同作用。

桥梁跨度对跨座式单轨车桥耦合振动的影响分析

轨道梁结构对跨座式单轨车辆的稳定运行影响很大。为探究桥梁跨度对单轨车辆车桥耦合振动的影响规律,基于铁木辛柯理论和有限单元法建立连续的柔性轨道梁模型,运用多体动力学理论,通过UM建立单轨车辆车桥耦合动力学模型,在UM仿真界面设定不同的桥梁跨度和行车速度,仿真分析直线工况下桥梁跨度变化对车辆系统振动影响规律及运行平稳性的影响。结果表明:随着桥梁跨度增大,轨道梁跨中位移动力学响应值整体呈上升趋势,且当桥梁跨度超过16 m时,这种上升趋势更加明显;轨道梁跨中竖向加速度和轨道梁跨中横向加速度动力学响应值均随着桥梁跨度的增大而增大,然后又缓慢减小,桥梁跨度的变化对于轨道梁跨中横向加速度的影响较小;随着桥梁跨度增大,车体质心竖向位移动力响应明显增大,而车体质心横向位移略有减小;车体质心竖向加速度随着桥梁跨度的增大而增大,而横向加速度受桥梁跨度变化的影响很小。因为桥梁跨度增加会使单轨车辆运行的竖向平稳性指标和横向平稳性指标均有所增加,车辆运行平稳性变差。因此,将桥梁跨度控制在一定范围内对单轨车辆的稳定运行具有十分重要的意义。

新一代单轴跨座式单轨车辆的曲线通过性能

[目的]研究分析新型单轴跨座式单轨车辆在小半径非正线曲线轨道和正线曲线轨道上运行时的曲线通过性能。[方法]使用多刚体动力学软件建立动力学仿真分析模型。根据车辆结构特点,选择合适的评价指标。运用静力学与动力学相结合的方法求取最小曲线半径,通过动力学仿真,按不同工况计算单轨车辆轮胎的受力情况、走行轮侧偏角及倾覆系数等车辆动力学性能参数。得到车辆通过小半径非正线曲线段和不同曲线半径正线段时的受力情况。[结果及结论]新一代单轴单轨车辆在小半径非正线曲线线路和不同曲线半径的正线线路上均具有良好的曲线通过性。

跨座式单轨换梁型道岔制造工艺

[目的]由于跨座式单轨换梁型道岔部件种类多、内部结构复杂、变形风险大,在制造过程中容易出现零部件安装位置度超差、焊接热变形及应力集中等问题,导致产品达不到设计质量的要求。因此,有必要对跨座式单轨换梁型道岔的制造工艺进行系统性的研究。[方法]介绍了跨座式单轨换梁型道岔概况;分析了跨座式单轨换梁型道岔结构特征和材料属性,从制造工艺重难点、工艺路线规划、工艺设计及工装设计等多个方面进行了针对性的研究;提出一套适用于跨座式单轨换梁型道岔的制造工艺,并对所提制造工艺的实施效果进行了验证。[结果及结论]所采用的工装胎架与焊接工艺能够将道岔各部件的尺寸精度控制在设计要求范围内,配合振动时效处理能够有效改善结构应力的分布状态、降低结构焊后残余变形风险,确保道岔装配后的线型尺寸达标。

轻型跨座式单轨供电系统方案研究

为降低轻型跨座式单轨供电系统建设成本,文章结合轻型跨座式单轨特点、线路条件,充分利用先进电力电子设备,尤其是兼顾整流和逆变功能的双向变流装置和低压成套逆变电源装置对供电系统进行设计,并以某旅游轻型跨座式单轨项目为例,分析供电系统功能及需求、优化外电源供电方案、中压网络接线方案、整流设备配置方案、牵引回流系统方案以及低压配电接线方案,提出适用轻型跨座式单轨的供电系统方案。通过与传统方案在技术、经济方面的比对,得出优化方案在满足供电系统运营要求的基础上,有效减少房间面积需求并降低供电系统投资成本及运营成本,为轻型跨座式单轨的推广应用创造有利条件。

全球首个定制式跨座式单轨的机场旅客捷运系统首台车辆完成装配,进入调试阶段

近日,由重庆设计集团所属子企业重庆市建筑科学研究院有限公司检测中心参与检测的市级重点项目重庆江北机场T3B航站楼及第四跑道工程第三方检测项目(二标段)主要建设内容之一——T3A至T3B旅客捷运系统(俗称“小火车”)首台车辆完成装配,顺利吊装至重庆长客轨道车辆厂试车线,正式进入调试阶段,该系统也是全球首个采用定制式跨座式单轨的机场旅客捷运系统。重庆江北国际机场T3B航站楼是目前全球建筑面积最大的单体卫星厅,项目总建筑面积约36万平方米。

全球首个定制式跨座式单轨的机场旅客捷运系统首台车辆完成装配

由重庆设计集团市建科院公司检测中心参与检测的市级重点项目重庆江北机场T3B航站楼及第四跑道工程第三方检测项目(二标段)主要建设内容之一——T3A至T3B旅客捷运系统(俗称“小火车”)首台车辆完成装配,该系统是全球首个采用定制式跨座式单轨的机场旅客捷运系统。

跨座式单轨多开道岔安装技术浅析

跨座式单轨交通是车辆跨行于梁轨合一的轨道梁上行驶的轨道交通制式,一般采用高架线路,必要时辅以地面或地下敷设。道岔是跨座式单轨交通系统中的三大关键技术之一,对于列车的折返、线路的转换以及线路发车时间的安排均起着重要作用。为了保证道岔安装符合跨座式单轨交通道岔设计规范,满足单轨列车通行要求,对跨座式单轨关节型多开道岔的安装方法及关键质量控制要求进行了重点介绍。

芜湖跨座式单轨无人驾驶系统运营方案研究

跨座式单轨系统作为独特的轨道交通方式,在许多城市得到应用,无人驾驶系统作为避免人为操作失误的有效措施,将有效提高跨座式单轨系统的运营效率。全自动无人驾驶系统支持按照全自动无人驾驶系统(GoA4级)和有人值守的全自动驾驶系统(DTO)的运营。在运营筹备期需要对包括运营范围、系统功能分析、运行策划、运营及维修组织等进行分析并做出规定,对系统运营方案进行策划设计并符合国标要求。本文以芜湖轨道交通1号线、2号线一期工程为例进行研究,为运营单位的管理模式设计优化提供参考,并为轨道交通线路正式开通所需要形成合理的生产组织和组织流程做出研究方案,确保跨座式单轨全自动运行线路的安全运营。本文的研究有利于跨座式单轨无人驾驶系统的推广和发展。

跨座式单轨制式轨道交通高空坠物风险防控

随着轨道交通多样性的快速发展,跨座式单轨系统因其造价低、建设快、建设门槛低等优点,在世界各地得到推广;因其沿公路架空建设,其空间占用较少,也宜与城市景观相结合,利于观光旅游。但其高架建设及单个轨道运行的方式,对车辆部件及轨道设备设施发生掉落时无法承接,掉落的部件直接威胁路面车辆及行人安全。

柳州跨座式单轨桥梁结构体系研究比选

柳州单轨1号线沿东西向贯穿柳州城区,有着较高的景观要求。沿线岩溶发育,多处分布有暗河,应尽量减少岩溶处理量,降低桥梁桩基对地下环境的影响。针对以上要求,需要结合跨座式单轨特点,研究适用于本线的轨道梁桥结构体系。从结构体系对比、标准跨径、施工工法、线形控制等几个关键点出发,结合跨座式单轨车辆对轨道梁的要求进行分析研究,推荐采用多固定连续梁体系作为标准结构体系。标准跨径采用3×30 m(曲线半径小于600 m时采用3×25 m),每个桥墩采用单排桩。分析结果表明:多固定连续梁结构体系对跨座式单轨具有较好的适应性,30 m跨度相比20 m跨度造价节省约20%。该体系除了具备普通连续梁跨度大、景观好、整体性强、线形可调等优点外,尚能够统一各桥墩尺寸,使景观更加协调。另外,在适应岩溶地质条件方面具有较好的经济性。在轨道梁施工方面,利用轨道梁支座,配合架梁设备,按照粗调、精调、核调三步骤可以有效控制轨道梁现场安装线形。该结构体系可为同类型跨座式单轨桥梁提供借鉴。

跨座式单轨列车-桥梁系统随机振动分析

由于跨座式单轨轨面不平顺激励具有随机特性,所以跨座式单轨列车-桥梁系统动力响应的随机性值得探讨。通过建立跨座式单轨列车-桥梁系统随机振动分析模型,分析在大量不平顺样本组作用下跨座式单轨列车-桥梁系统动力响应的离散性。研究基于虚拟激励法的跨座式单轨列车-桥梁系统的随机振动分析方法的计算精度和效率,对比分析跨座式单轨列车-桥梁系统基于虚拟激励法的随机分析方法和基于单样本组的确定性分析方法所得的动力响应随车速的变化规律。研究结果表明:跨座式单轨列车-桥梁系统的大多数响应具有很大的离散性,开展跨座式单轨列车-桥梁系统随机振动分析是必要的;验证了基于虚拟激励法的跨座式单轨列车-桥梁系统随机分析方法具有很高的精度,在同等精度条件下,虚拟激励法的计算效率明显高于Monte Carlo法;论证了仅作单个确定性样本的速度影响分析并不能确切反映跨座式单轨列车-桥梁系统响应随车速变化规律,进一步论证了开展跨座式单轨列车-桥梁系统随机振动分析的必要性;从概率统计的角度分析了跨座式单轨车辆及轨道梁的位移与加速度响应随车速的总体变化规律。研究成果可为跨座式单轨列车-桥梁系统随机振动进一步的研究提供依据和参考。

跨座式单轨智能编组固定时间协同控制研究

围绕跨座式单轨智能编组协同控制问题,在分析智能编组运行场景的基础上,建立了动力学模型,明确了控制目标,构建了跨座式单轨智能编组分布式固定时间协同控制架构,提出了分布式固定时间协同控制方法;运用代数图论构建了智能编组通讯拓扑关系,应用了分布式固定时间滑模估计器,设计了分布式固定时间积分滑模控制器,基于Lyapunov稳定性理论证明了估计器和控制器的稳定性。数值仿真结果表明:设计的分布式固定时间协同控制算法能使智能编组车辆的位置和速度分别在11.5、13.0、12.0、14.0 s跟踪到指令曲线并保持理想的车间间距,而用有限时间控制器的智能编组车辆分别在17、26、18、28 s才能跟踪上指令曲线。数值仿真结果表明:设计的分布式固定时间协同控制方法能有效提升跨座式单轨智能编组的运行效率。

基于RBFNN的跨座式单轨车辆自动驾驶滑模控制研究

针对跨座式单轨全自动驾驶控制问题,在分析跨座式单轨运行场景的基础上,建立了基于RBFNN的跨座式单轨动力学模型,明确了控制目标,提出了基于基于径向基神经网络(RBFNN)的跨座式单轨固定时间滑模控制方法,设计了基于RBFNN的跨座式单轨固定时间滑模控制器,并基于Lyapunov稳定性理论证明了控制器的稳定性。通过数值仿真结果表明:设计的控制算法能使车辆的位置和速度在15 s内均跟踪到指令曲线,而有限时间控制器在24 s才能跟踪上指令曲线;有RBFNN相较于无RBFNN,在位置跟踪上更加接近指令位置约0.1 m,在速度跟踪上更加接近指令速度约0.01 m/s;仿真结果表明笔者设计算法能有效提升跨座式单轨车辆的运行效率,可为跨座式单轨全自动驾驶的实施提供控制算法借鉴。